一种多层串联磁路永磁同步电机

本发明涉及电机，具体涉及一种多层串联磁路永磁同步电机。

背景技术：

1、随着能源问题的日益突出以及风力发电、电动汽车、海浪发电等高新技术的快速发展，如何进一步提升电机系统在低速运行状态下的功率密度和转矩密度成为直接驱动领域的研究热点。传统的表贴式永磁同步电机结构简单，但其在低速下的转矩密度不够高，不能完全满足直接驱动应用场合的要求；相对于表贴式永磁同步电机，利用“v”型永磁的内嵌式同步电机可以提升电机低速运行时的转矩性能，但是漏磁系数和齿槽转矩也相应提高了。因此，针对直接驱动应用需求，如何提高永磁同步电机的转矩密度，同时降低电机齿槽转矩是亟待解决的问题。

技术实现思路

1、发明目的：本发明的目的是提出一种多层串联磁路永磁同步电机，该永磁同步电机能够满足直接驱动应用场合低速大转矩及降低转矩脉动的需求。

2、为实现上述目的，本发明提供了如下方案：一种多层串联磁路永磁同步电机，具有定子和转子，其特征在于，转子铁心外圆周面均匀设置m块表贴式永磁体，m为偶数；转子铁心内部沿周向均匀交替开设m个v形通槽和m个ʌ形通槽，v形通槽与表贴式永磁体一一对应，且v形通槽开口正对表贴式永磁体，v形通槽尖端朝向转子铁心的中心；ʌ形通槽沿着转子铁心均匀分布；且ʌ形通槽开口正对转子铁心的中心，ʌ形通槽尖端朝向两块表贴式永磁体的正中间；v形通槽内放置v形永磁体，ʌ形通槽内放置ʌ形永磁体。

3、进一步，v形通槽的两个香肠形侧翼内放置矩形永磁块，v形永磁体由六块矩形永磁块构成；ʌ形通槽的两个香肠侧翼内放置矩形永磁块，ʌ形永磁体由六块矩形永磁块构成。

4、进一步，表贴式永磁体采取径向交替充磁方式，v形永磁体的六个永磁块沿着与其长度垂直的方向相向或相背充磁，且表贴式永磁体与v形永磁体相对的面极性相异；ʌ形永磁体的充磁方向与相邻的v形永磁体同向，且ʌ形永磁体与切向两侧相邻v形永磁体相对的面极性相异，在同一ʌ形通槽左侧的三块矩形永磁体与右侧的三块永磁体相对的面极性相异。

5、进一步，在矩形永磁块各自的长度延伸方向两端均设有磁障，内填充环氧树脂基复合材料。

6、进一步，定子与转子间留有气隙。

7、进一步，定子铁心的定子槽采用半闭口槽。

8、根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

9、（1）传统表贴式永磁同步电机由于交直轴电感近似相等，磁阻转矩为零，转矩输出依赖于永磁转矩；本发明在转子上内嵌v形永磁体和辐条永磁体，由于直交轴磁路不对称，使得交直轴电感不再相等，利用交直轴电感之差产生磁阻转矩，由永磁转矩和磁阻转矩共同提供转矩输出，因此可提高电机的转矩输出能力。

10、（2）与传统内置“v”形永磁同步电机相比，本发明中表贴式永磁体、v型永磁体和ʌ形永磁体之间具有串联永磁磁路的特点，一方面通过永磁体磁动势的叠加，增强了主磁通，提升了电机的转矩密度；另一方面，多层串联磁路结构在一定程度上可提高永磁材料的抗去磁性能。

11、（3）与传统内置“v”形永磁同步电机相比，本发明中v型永磁体和ʌ形永磁体采用分段式，可以减少涡流损耗。

12、（4）与传统内置“v”形永磁同步电机相比，本发明改善了气隙磁密的波形，减小了空载反电动势谐波畸变率，减小了电机输出的转矩脉动。

13、（5）与传统内置式永磁同步电机相比，本发明由于表贴式永磁体为原来的漏磁通提供了能够铰链定子绕组的磁路，使得漏磁系数降低，功率因数升高，功率密度升高。

技术特征：

1.一种多层串联磁路永磁同步电机，具有定子（1）和转子（2），其特征在于，转子铁心（21）外圆周面均匀设置m块表贴式永磁体（22），m为偶数；转子铁心（21）内部沿周向均匀交替开设m个v形通槽（25）和m个ʌ形通槽（26），v形通槽（25）与表贴式永磁体（22）一一对应，且v形通槽（25）开口正对表贴式永磁体（22），v形通槽（25）尖端朝向转子铁心（21）的中心；ʌ形通槽（26）沿着转子铁心（21）均匀分布；且ʌ形通槽（26）开口正对转子铁心（21）的中心，ʌ形通槽（26）尖端朝向两块表贴式永磁体（22）的正中间；v形通槽（25）内放置v形永磁体（23），ʌ形通槽（26）内放置ʌ形永磁体（24）。

2.根据权利要求1所述的永磁同步电机，其特征在于，v形通槽（25）的两个香肠形侧翼内放置矩形永磁块，v形永磁体（23）由六块矩形永磁块构成；ʌ形通槽（26）的两个香肠形侧翼内放置矩形永磁块，ʌ形永磁体（24）由六块矩形永磁块构成。

3.根据权利要求2所述的永磁同步电机，其特征在于，表贴式永磁体（22）采取径向交替充磁方式，v形永磁体（23）的六个永磁块沿着与其长度垂直的方向相向或相背充磁，且表贴式永磁体（22）与v形永磁体（23）相对的面极性相异；ʌ形永磁体（241）的充磁方向与相邻的左v形永磁体（231）同向，且ʌ形永磁体（241）与切向两侧相邻v形永磁体（231）相对的面极性相异；ʌ形永磁体（242）的充磁方向与相邻的右v形永磁体（232）同向，且ʌ形永磁体（242）与切向两侧相邻v形永磁体（232）相对的面极性相异；同一ʌ形通槽（26）左侧的三块矩形永磁体（241）与右侧的三块永磁体（242）相对的面极性相异。

4.根据权利要求2所述的永磁同步电机，其特征在于，在ʌ形永磁块（24）和构成v形永磁体（23）的矩形永磁块各自的长度延伸方向两端均设有磁障（27），内填充环氧树脂基复合材料。

5.根据权利要求1所述的永磁同步电机，其特征在于，定子（1）与转子（2）间留有气隙。

6.根据权利要求1所述的永磁同步电机，其特征在于，定子铁心（11）的定子槽（12）采用半闭口槽。

技术总结
本发明公开了一种多层串联磁路永磁同步电机，该永磁同步电机具有定子和转子，转子铁心外圆周面均匀设置m块表贴式永磁体，m为偶数；转子铁心内部沿周向均匀交替开设m个V形通槽和m个Ʌ形通槽，V形通槽与表贴式永磁体一一对应，且V形通槽开口正对表贴式永磁体，V形通槽尖端朝向转子铁心的中心；Ʌ形通槽沿着转子铁心的径向分布；V形通槽内放置V形永磁体，Ʌ形通槽内放置Ʌ形永磁体。本发明通过表贴式永磁体、V形永磁体和Ʌ形永磁体形成串联永磁磁路结构，永磁体磁动势相叠加，增强了主磁通，提升转矩密度的同时降低了转矩脉动，能够满足直接驱动应用对于高转矩密度和低转矩脉动的需求。

技术研发人员：秦通,莫丽红
受保护的技术使用者：淮阴工学院
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14